DE4300378A1 - Contactless material investigation by laser - illuminating by pulsed laser with variable radiated energy density, pressure or acoustic sensor. - Google Patents
Contactless material investigation by laser - illuminating by pulsed laser with variable radiated energy density, pressure or acoustic sensor.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Materialuntersuchung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to an apparatus and a method for material analysis according to the generic terms of Claims 1 and 2.
Eine photoakustisches Phänomen, das bei Laserbeschuß eines Materials auftritt, wurde erst in jüngster Zeit mit einem kontaktfreien Verfahren festgestellt. Die Ergebnisse dieses Experiments wurden von den Wissenschaftlern W. P. Leung und A. C. Tam in der Zeitschrift "Applied Physics Letters 60 (1)" vom 06. Januar 1992 veröffentlicht.A photoacoustic phenomenon that occurs when a laser is bombarded Materials has only appeared recently with one non-contact procedure found. The results of this Experiments were carried out by the scientists W. P. Leung and A. C. Tam in the journal "Applied Physics Letters 60 (1) "published on January 6, 1992.
Hierbei wurde das Signal eines piezoelektrischen Kristalls verwendet, um die Photoablation, d. h. den Materialabtrag aufgrund von Laserbeschuß, unter der Verwendung eines KrF- Eximerlasers im ultravioletten Frequenzbereich zu studieren und aufzuzeichnen. Hierbei wurden z. B. Unterschiede des Signals beim Überschreiten der sogenannten "Fluence", d. h. der eingestrahlten Energiedichte, über einen sogenannten Ablationsschwellenwert, bei dem der Materialabtrag einsetzt, und andere Besonderheiten des Phänomens festgestellt. In dem genannten Artikel versuchen die Wissenschaftler, die Hintergründe des beobachteten Phänomens zu erhellen.Here, the signal of a piezoelectric crystal used to photoablation, d. H. the material removal due to laser bombardment, using a KrF To study eximer lasers in the ultraviolet frequency range and record. Here z. B. Differences of Signals when the so-called "Fluence" is exceeded, i.e. H. the radiated energy density, via a so-called Ablation threshold at which the material removal uses, and other peculiarities of the phenomenon detected. In the article mentioned try Scientists, the background of the observed To illuminate the phenomenon.
Demgegenüber besteht in vielfältigen Bereichen der Technik Bedarf für eine Methode zur Untersuchung von Materialien, ohne dabei aufwendige Analysevorrichtungen, wie NMR- Apparaturen oder dergleichen, installieren zu müssen. Viele bekannte Analyseverfahren, wie Massenspektrometrie, Elektronenmikroskopie, etc., können nur unter Hochvakuumbedingungen durchgeführt werden.In contrast, there are various areas of technology Need for a method of studying materials, without complex analysis devices such as NMR Equipment or the like to have to install. Lots known analysis methods, such as mass spectrometry, Electron microscopy, etc., can only be found under High vacuum conditions are carried out.
Sofern solche Untersuchungen mit dem zu prüfenden Material überhaupt durchführbar sind, müssen für derartige Verfahren Materialproben entnommen und einem separaten Prüfverfahren unterzogen werden.If such examinations with the material to be tested are at all feasible for such procedures Material samples taken and a separate test procedure be subjected.
Der Zeit- und Kostenaufwand hierbei ist beträchtlich, wodurch die Einsatzmöglichkeiten derartiger Verfahren erheblich eingeschränkt sind.The time and cost involved is considerable thus the possible uses of such methods are significantly restricted.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Materialuntersuchung vorzuschlagen, das unter vielfältigen Einsatzbedingungen, insbesondere ohne mühsame Probenentnahme, d. h. "on line", und unter Luftatmosphäre durchführbar ist. Trotz allem soll ein erfindungsgemäßes Untersuchungsverfahren falls notwendig eine hohe Ortsauflösung erlauben.The present invention therefore has the task of a To propose material inspection procedures, which under diverse operating conditions, especially without tedious Sampling, d. H. "on line", and in an air atmosphere is feasible. Despite everything, an inventive Examination procedure a high if necessary Allow spatial resolution.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This task is accomplished by a method and an apparatus with the characterizing features of claims 1 and 2 solved.
Demgemäß werden die Signale eines druck- oder schallsensitiven Meßwertaufnehmers, der nicht in Berührung mit dem zu untersuchenden Materials steht, zur Materialuntersuchung verwendet. Accordingly, the signals of a print or sound sensitive transducer that is not in contact with the material to be examined is available Material inspection used.
Die Auswertung der Signale des Meßwertaufnehmers kann so schnell durchgeführt werden, so daß die Ergebnisse quasi simultan mit der Lasereinstrahlung vorliegen. Dadurch kann dieses Verfahren auch zur Regelung von Vorrichtungen zur Materialbearbeitung verwendet werden.The evaluation of the signals from the transducer can thus be done quickly so that the results are almost are present simultaneously with the laser radiation. This can this method also for regulating devices for Material processing can be used.
Falls beispielsweise gleichzeitig ein Materialabtrag durch Laserbeschuß erwünscht ist, kann ein erfindungsgemäßes Untersuchungsverfahren dazu verwendet werden, den zum Materialabtrag, beispielsweise durch Photoablation, verwendeten Laser zu steuern. Hiermit wäre eine ständige Kontrolle und Regelung des Materialabtrags möglich.If, for example, material is removed at the same time Laser bombardment is desired can be an inventive Examination procedures are used to the Material removal, for example by photoablation, to control the laser used. This would be a constant Control and regulation of material removal possible.
Das erfindungsgemäße Untersuchungsverfahren ist nicht an das Vorliegen von Photoablation gebunden. Es ist beispielsweise bei einer schwachen eingestrahlten Energiedichte abtragsfrei einsetzbar. Auch bei so großen Feldstärken des Laserlichts, bei denen ein optischer Durchbruch eintritt, kann das photoakustische Phänomen erfindungsgemäß eingesetzt werden, obwohl hierbei nicht mehr eine Photoablation, sondern eine sogenannte Photodisruption vorliegt.The examination method according to the invention is not on the presence of photoablation is bound. It is for example with a weak irradiated Energy density can be used without erosion. Even with such large ones Field strengths of the laser light, where an optical Breakthrough occurs, the photoacoustic phenomenon are used according to the invention, although not here more a photoablation, but a so-called There is photodisruption.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen werden vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.By the measures mentioned in the subclaims advantageous embodiments and developments of the invention possible.
Um die zur Photoablation notwendige Energie einstrahlen zu können, ist es vorteilhaft, den Laser zu pulsen.To radiate the energy necessary for photoablation it is advantageous to pulse the laser.
Hierbei kann die sogenannte "Fluence", d. h. die pro Fläche eingestrahlte Energie, zu verschiedenen, später erläuterten vorteilhaften Zwecken variiert werden. Here, the so-called "Fluence", i.e. H. the per area radiated energy, to different, explained later advantageous purposes can be varied.
Diese Variation könnte in einer Variation der Pulsdauer, der Amplitude eines Pulses, der Variation der Fokussierung des Laserstrahls oder aber auch in einer Änderung der Laserfrequenz bei einem durchstimmbaren Laser bestehen. Eine weitere Möglichkeit wäre durch die Verwendung mehrerer Laser mit verschiedenen Frequenzen gegeben.This variation could result in a variation in the pulse duration, the amplitude of a pulse, the variation of the focus of the laser beam or in a change of Laser frequency exist with a tunable laser. Another option would be to use several Given lasers with different frequencies.
Selbstverständlich kann, falls notwendig, auch die Pulsform sowie die Pulsfrequenz variiert werden.Of course, the pulse shape can, if necessary and the pulse rate can be varied.
Erfindungsgemäß können Laser in allen möglichen Wellenlängenbereichen mit ausreichend starker Leistung verwendet werden.According to the invention, lasers can be used in all possible ways Wavelength ranges with sufficiently strong power be used.
Das zu untersuchende Material kann anorganisches, organisches oder biologisches Material sein. Der Einsatzvielfalt des erfindungsgemäßen Verfahrens sind hierbei keine Grenzen gesetzt.The material to be examined can contain inorganic be organic or biological material. The A variety of uses of the inventive method are there are no limits.
In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, ein mit Farbstoffen, sogenannten Chromophoren, versehenes Material zu verwenden, wobei diese Farbstoffe auf natürlichem oder künstlichem Wege in das Material gelangt sein können.In certain cases, it can be beneficial to use a Dyes, so-called chromophores, provided material to use, these dyes on natural or artificially got into the material.
Das genannte Materialuntersuchungsverfahren bietet verschiedene Untersuchungsmöglichkeiten.The material testing method mentioned offers different examination options.
Denkbar wäre beispielsweise der Einsatz zur Materialerkennung für unterschiedliche Materialien, die verschiedene photoakustische Signale emittieren. Die Signalunterschiede sind signifikant genug, um unterschiedliche Materialien zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Materialbestimmung kann beispielsweise bei der Müllsortierung eingesetzt werden, der immer größere Bedeutung zukommt. For example, the use of Material detection for different materials emit various photoacoustic signals. The Signal differences are significant enough to to determine different materials. The Material determination according to the invention can, for example, at waste sorting are used, the bigger and bigger Importance.
Es können jedoch auch Materialzusammensetzungen, z. B. der Wassergehalt, Verunreinigung etc. oder sogar physikalische Materialeigenschaften, wie Temperatur, Materialspannung, etc., mit dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden.However, material compositions, e.g. B. the Water content, pollution etc. or even physical Material properties, such as temperature, material tension, etc., detected with the method according to the invention will.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet hierbei stellt die Medizin, insbesondere im Bereich der Chirurgie, der Augenheilkunde oder auch der Zahnheilkunde dar. Hier kommt der Regelung des schichtabtragenden Operationsvorgangs eine ganz besondere Bedeutung zu. Mit Hilfe des photoakustischen Signals kann ein Kriterium zur Steuerung des schichtabtragenden Vorgangs, insbesondere ein Abschaltkriterium, erstellt werden, das auf einem Ortsauflösungsvermögen unterhalb des Mikrometerbereichs basiert.An important area of application here is medicine, especially in the field of surgery, ophthalmology or also dentistry. Here comes the regulation of the layer-removing operation a whole special meaning too. With the help of the photoacoustic Signal can be a criterion for controlling the layer-removing process, in particular a Switch-off criterion, that are created on a Spatial resolution below the micrometer range based.
Wenn die Untersuchung mit einem Photoablationsprozeß verknüpft ist, so läßt sich durch die schichtweise Abtragung sogar eine dreidimensionale ortsauflösende Analyse eines Materialprüflings, beispielsweise eines Mikrochips oder einer Legierung, durchführen.When examining with a photoablation process is linked by the layer by layer Removal even a three-dimensional spatially resolving Analysis of a material test object, for example one Microchips or an alloy.
Unter Umständen können auch chemische Veränderungen, beispielsweise die Oxidation an Metallen mit Hilfe des genannten Verfahrens nachgewiesen werden.Chemical changes, for example the oxidation on metals with the help of mentioned procedure can be demonstrated.
Als Meßwertaufnehmer mit ausreichender Sensibilität sind piezoelektrische Bauelemente besonders zu empfehlen.As a sensor with sufficient sensitivity Piezoelectric components are particularly recommended.
Es können jedoch selbstverständlich auch andere Meßwertaufnehmer, beispielsweise induktive oder kapazitive Sensoren Anwendung finden. Je nach Anwendungsgebiet kann ein derartiger Meßwertaufnehmer auch mit einer Membran ausgestattet sein, die das Druck- oder Schallsignal aufnimmt und an den eigentlichen Sensor weiterleitet. Of course, others can Transducers, for example inductive or capacitive Find sensors application. Depending on the area of application such a sensor also with a membrane be equipped with the pressure or sound signal records and forwards to the actual sensor.
Vorzugsweise sollte ein Meßwertaufnehmer verwendet werden, der im Ultraschallbereich eine hohe Empfindlichkeit aufweist.A sensor should preferably be used which is highly sensitive in the ultrasonic range having.
Zur Auswertung der erfaßten Signale kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht.Various are used to evaluate the detected signals Possibilities.
Es empfiehlt sich zunächst, eine Zeit-Intensitäts-Kurve aufzunehmen, wobei der Zeitnullpunkt mit der Laserpulsfrequenz getriggert wird. Unter Umständen ist dieses Diagramm bereits signifikant genug, um verschiedene Materialien zu unterscheiden.It is advisable to start with a time-intensity curve record, the time zero with the Laser pulse frequency is triggered. Under certain circumstances this diagram is already significant enough to be different Distinguish materials.
Der Informationsgehalt dabei kann noch gesteigert werden, indem das Zeit-Intensitäts-Diagramm abhängig vom Abstand oder von der Winkelorientierung des Sensors zum Material bestimmt wird. Die charakteristischen Unterschiede bei variierendem Abstand, bzw. Winkelausrichtung des Sensors zum Material sind zwar auf ihre Herkunft hin noch nicht restlos geklärt, jedoch so gut reproduzierbar, daß sie zur Materialuntersuchung im erfindungsgemäßen Sinne durchaus verwendbar sind.The information content can be increased by plotting the time-intensity diagram depending on the distance or from the angular orientation of the sensor to the material is determined. The characteristic differences in varying distance or angular orientation of the sensor The origin of the material is not yet known completely clarified, but so reproducible that they are Material examination in the sense of the invention are usable.
Eine Verfeinerung der Auswertung ergibt sich durch eine Fouriertransformation der Zeit-Intensitäts-Kurve, wodurch ein Frequenzspektrum des erfaßten Signals erhältlich ist. Ähnlich wie bei der Klanganalyse von verschiedenen Musikinstrumenten kann ein solches Frequenzspektrum zweifelsfrei verschiedenen Materialien oder verschiedenen Eigenschaften desselben Materials zugeordnet werden.The evaluation is refined by a Fourier transform of the time-intensity curve, whereby a frequency spectrum of the detected signal is available. Similar to the sound analysis of various Musical instruments can have such a frequency spectrum undoubtedly different materials or different Properties of the same material.
Sowohl die Zeit-Intensitäts-Kurve, als auch das Frequenzspektrum können auch quantitativ ausgewertet werden. Hierzu können sowohl die Maximalwerte oder bestimmte Funktionswerte einer Kurve als auch die Flächenintegrale über bestimmte Auswertungsintervalle herangezogen werden.Both the time-intensity curve and that Frequency spectrum can also be evaluated quantitatively will. Both the maximum values or certain function values of a curve as well Area integrals over certain evaluation intervals be used.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird der Unterschied in der Laufzeit des Schallsignals in zwei Ausbreitungsrichtungen auf dem Weg zwischen der Probe und dem Meßwertaufnehmer gemessen (Triangulations-Messung). Das erste Schallsignal läuft den direkten Weg zwischen Probe und Meßwertaufnehmer. Um ein zweites Schallsignal einer anderen Ausbreitungsrichtung im Meßwertaufnehmer messen zu können, wird eine Reflektionsfläche vorgesehen, von der aus das Schallsignal mit einer anderen Ausbreitungsrichtung zum Meßwertaufnehmer hin abgelenkt wird. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen beider Signale im Meßwertaufnehmer stellt ein Maß für die unterschiedliche zurückgelegte Weglänge dar. Durch Messen dieser Zeitdifferenz können Unterschiede in der Entfernung zwischen Probe und Meßwertaufnehmer in der Größenordnung eines Mikrometers zuverlässig gemessen werden. Mit dieser Meßmethode kann beispielsweise der Materialabtrag während eines Photoablationsvorgangs hochsensibel aufgenommen werden.In a particularly advantageous embodiment, the Difference in the transit time of the sound signal in two Directions of propagation on the way between the sample and measured to the sensor (triangulation measurement). The first sound signal runs the direct path between sample and transducers. To a second sound signal one measure another direction of propagation in the sensor can, a reflection surface is provided from which the sound signal with a different direction of propagation Sensor is deflected. The time difference between the arrival of both signals in the sensor represents a measure of the different distances traveled Path length. By measuring this time difference Differences in the distance between sample and Sensor in the order of a micrometer be measured reliably. With this measurement method can for example the removal of material during a Photoablation process are recorded highly sensitive.
Eine weitere Möglichkeit, signifikante Größen zu erhalten, besteht darin, die oben genannten Daten abhängig von der "Fluence", das heißt der eingestrahlten Energiedichte, auszuwerten. Insbesondere kann hierbei die Bestimmung des Photoablationsschwellwertes ein wesentliches Kriterium zur Materialbestimmung o. dgl. darstellen. Der Photoablationschwellwert der "Fluence" kann beispielsweise durch deren Variation, wie oben angegeben, bestimmt werden.Another way to get significant sizes consists of the above data depending on the "Fluence", that is the radiated energy density, evaluate. In particular, the determination of the Photoablation threshold is an essential criterion for Represent material determination or the like. The Photoablation threshold of the "Fluence" can for example can be determined by their variation, as indicated above.
Bemerkenswert ist, daß das Verfahren nicht nur "on line" einsetzbar ist, sondern auch zur abtrags- und zur störungsfreien Materialprüfung tauglich ist, sofern die eingestrahlte Energiedichte unterhalb des Photoablationsschwellwertes liegt. It is remarkable that the process is not only "on line" can be used, but also for removal and trouble-free material testing is suitable, provided that radiated energy density below the Photoablation threshold is.
In den Figuren der Zeichnung ist der grundsätzliche Aufbau eines Ausführungsbeispiels und verschiedene Resultate bei dessen Einsatz dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.The basic structure is in the figures of the drawing of an embodiment and various results its use is shown in the following Description will be explained in more detail.
Im einzelnen zeigenShow in detail
Fig. 1 ein Blockdiagramm zum grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram for the basic structure of a device according to the invention,
Fig. 2a, 2b zwei Frequenzspektren unterschiedlicher Materialien, FIGS. 2a, 2b show two frequency spectra of different materials,
Fig. 3a, 3b zwei Frequenzspektren einer Gelatine mit verschiedenen Hydratationsgraden, Fig. 3a, 3b two frequency spectra of a gelatin with various degrees of hydration,
Fig. 4a, 4b zwei Frequenzspektren verschiedener Materialien unterhalb des Ablationsschwellwertes, Fig. 4a, 4b two frequency spectra of various materials below the Ablationsschwellwertes,
Fig. 5a, 5b die Frequenzspektren zweier Materialien oberhalb des Abtragungsschwellwertes, FIGS. 5a, 5b, the frequency spectra of two materials above the Abtragungsschwellwertes,
Fig. 6a, 6b zwei Frequenzspektren von Gelatine oberhalb des Abtragungsschwellwertes mit verschiedenen Abständen des Detektors von der Probe. FIG. 6a, 6b two frequency spectra of gelatin above the Abtragungsschwellwertes with different distances of the detector from the sample.
Der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt einen Laser 1, der einen Laserstrahl 2 auf eine Probe 3 sendet. Die Probe, auch "Target" genannt, besteht aus dem zu untersuchenden Material.The basic design of an inventive device according to FIG. 1 comprises a laser 1 which emits a laser beam 2 onto a specimen 3. The sample, also called "target", consists of the material to be examined.
Ohne direkten Kontakt zur Probe 3 steht ein Mikrophon 4 als Meßwertaufnehmer, das seine Signale über einen Verstärker 5 und einen Analogdigitalwandler 6 einer Rechenanlage 7 zur Auswertung der Signale übermittelt.Without direct contact with the sample 3 , a microphone 4 is located as a transducer, which transmits its signals via an amplifier 5 and an analog-digital converter 6 to a computer system 7 for evaluating the signals.
Der hier dargestellte Aufbau ist vergleichsweise einfach und kann somit leicht unter verschiedensten Einsatzbedingungen realisiert werden. Den äußeren Umständen entsprechend können natürlich beliebige Zusatzkomponenten angebracht werden. In einer stark schmutzbelasteten Umgebung kann beispielsweise die Anlage so modifiziert werden, daß sich lediglich das Mikrophon 4 in dieser Umgebung befindet. Der Laserstrahl kann mittels Ablenkspiegeln aus einem Nebenraum eingeleitet werden.The structure shown here is comparatively simple and can therefore be easily implemented under a wide variety of operating conditions. Depending on the external circumstances, any additional components can of course be attached. In a heavily contaminated environment, for example, the system can be modified so that only the microphone 4 is in this environment. The laser beam can be introduced from an adjacent room by means of deflecting mirrors.
Selbstverständlich könnte der Laserstrahl auch über Lichtleiter seinem Einsatzort zugeführt werden.Of course, the laser beam could also over Optical fibers are fed to its place of use.
Je nach Verwendungszweck könnte jedoch auch die gesamte Anlage in einem Gehäuse zusammengefaßt werden.Depending on the intended use, however, the entire System can be summarized in one housing.
Wesentlich für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist die kontaktfreie Arbeitsweise zwischen Probe 3 und Mikrophon 4.The contact-free mode of operation between sample 3 and microphone 4 is essential for a device according to the invention.
Anhand der Fig. 2a und 2b ist deutlich zu sehen, wie zwei unterschiedliche Materialien mit Hilfe des erfindungsgemäßen Untersuchungsverfahren voneinander unterschieden werden können.Can be distinguished on the basis of FIGS. 2a and 2b can be clearly seen how two different materials by means of the inspection method according to the invention from one another.
Fig. 2a zeigt ein Frequenzspektrum, d. h. die Intensität I des aufgenommenen Signals ist gegen die Frequenz aufgetragen, von Polymethylmethacrylat, ein Material, das in der Medizintechnik vermehrt Anwendung findet. Dieses Frequenzspektrum resultiert aus einer Fouriertransformation des Intensitäts-Zeit-Diagramms. Fig. 2b zeigt eine analoge Meßkurve für Polyvinylchlorid, einem vielseitig verwendbaren und bekannten Kunststoff. Fig. 2a shows a frequency spectrum, that is, the intensity I of the received signal is plotted against the frequency, of polymethyl methacrylate, a material that increases in medical technology is applied. This frequency spectrum results from a Fourier transformation of the intensity-time diagram. FIG. 2b shows an analogue trace of polyvinyl chloride, a versatile and well-known plastic.
Die beiden Kurven zeigen deutliche Unterschiede in der Intensitätsverteilung auf. Derartige Spektren sind qualitativ und quantitativ reproduzierbar, so daß aufgrund solcher Meßkurven jederzeit das bestrahlte Material identifiziert werden kann.The two curves show clear differences in the Intensity distribution on. Such spectra are reproducible qualitatively and quantitatively, so that due to such measuring curves at any time the irradiated material can be identified.
Die Fig. 3a und 3b zeigen das photoakustische Frequenzspektrum einer Gelatine mit verschiedenen Hydratationsgraden, d. h. mit verschiedenen Wassergehalten. FIGS. 3a and 3b show the photoacoustic spectrum of a gelatin with various degrees of hydration, that is, with different water contents.
Die Bestimmung des Hydratationsgrades eines Materials ist insbesondere in der medizinischen Anwendung von großer Bedeutung. Die gezeigten Spektren sind wiederum deutlich verschieden in ihrer Intensitätsverteilung. Sie zeigen beispielhaft, wie die jeweilig vorliegenden Eigenschaften, wie der Wassergehalt, etc., eines Materials photoakustisch analysiert werden können.The determination of the degree of hydration of a material is especially in the medical application of large Importance. The spectra shown are again clear different in their intensity distribution. they show exemplary, such as the respective properties, like the water content, etc., of a material photoacoustic can be analyzed.
Fig. 4a zeigt ein Frequenzspektrum von Polyethylen und Fig. 4b ein Frequenzspektrum von Polypropylen, jeweils unterhalb des Abtragungsschwellwertes der eingestrahlten Energiedichte aufgenommen. Es ist deutlich zu sehen, daß selbst so verwandte Materialien wie Polyethylen und Polypropylen unterscheidbar sind. Durch die Messung unterhalb des Abtragungsschwellwertes ist das erfindungsgemäße Untersuchungsverfahren besonders materialschonend, da die eingestrahlte Energiedichte ("Fluence") so gering ist, daß der gesamte Vorgang zerstörungsfrei abläuft. FIG. 4a shows a frequency spectrum of polyethylene and FIG. 4b shows a frequency spectrum of polypropylene, each recorded below the removal threshold of the radiated energy density. It can be clearly seen that even such related materials as polyethylene and polypropylene can be distinguished. Due to the measurement below the removal threshold, the examination method according to the invention is particularly gentle on the material, since the radiated energy density ("Fluence") is so low that the entire process takes place without destruction.
Die Fig. 5a und 5b zeigen photoakustische Frequenzspektren von Polyvinylchlorid bzw. Gelatine jeweils oberhalb des Abtragungsschwellwertes. Die Unterschiede in den Intensitätsverteilungen sind hier besonders deutlich auszumachen. FIGS. 5a and 5b show photoacoustic frequency spectra of polyvinyl chloride or gelatin, respectively, above the Abtragungsschwellwertes. The differences in the intensity distributions can be seen particularly clearly here.
Die Abhängigkeit vom Abstand des Meßwertaufnehmers von der Probe wird in den Fig. 6a und 6b verdeutlicht.The dependence on the distance of the transducer from the sample is illustrated in FIGS. 6a and 6b.
Beide Figuren zeigen ein Frequenzspektrum von Gelatine, Fig. 6a mit einem Abstand des Meßwertaufnehmers 4 zur Probe 3 von 34 cm, Fig. 6b mit einem Abstand von 9,5 cm. Die Unterschiede zwischen beiden Spektren sind äußerst signifikant. Falls notwendig kann daher eine bestimmte Abstandsabhängigkeit solcher Spektren ebenfalls zur Materialanalyse herangezogen werden. Both figures show a frequency spectrum of gelatin, Fig. 6a with a distance of the transducer 4 from the sample 3 of 34 cm, Fig. 6b with a distance of 9.5 cm. The differences between the two spectra are extremely significant. If necessary, a certain distance dependency of such spectra can also be used for material analysis.
Selbstverständlich ließen sich noch beliebig viele Spektren an dieser Stelle anfügen, die die genannten vielfältigen Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Untersuchungsverfahrens verdeutlichen könnten.Of course, any number of spectra could still be used add at this point the diverse mentioned Possibilities of the examination method according to the invention could clarify.
Claims (15)
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